(57)【要約】【課題】  芯金（ジャーナル）のＵカット部に割れが発生した場合でも、芯金としての形状を維持でき、ハロゲンヒータを破損させるといった極めて重大な不具合を簡易に予防する定着ローラ用駆動ギヤを使用する定着装置およびこの定着装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】  転写された用紙上の未定着トナーを定着させる、駆動ギヤ５を設けた定着ローラ１を備える定着装置において、前記駆動ギヤ５を定着ローラ１の一方の端部に形成されたキー溝もしくはＵカット部４に嵌合・装着し、そのさい前記定着ローラ１のジャーナル３の外径部と内径部を同時に挟み込んだ状態で嵌合・固定する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラの芯金のジャーナル部に外挿締結して駆動ギヤによって定着ローラを駆動する定着装置において、
前記駆動ギヤには、前記芯金ジャーナル部の一方の端縁部に形成された締結穴に嵌合する嵌合突起が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記駆動ギヤは、前記嵌合突起によって一体的に支持された円筒状、或いは円弧筒状の内挿部材を備え、該内挿部材は駆動ギヤ内周面との間に前記芯金ジャーナル部を嵌合させるギャップを備えていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記駆動ギヤは、前記芯金ジャーナル部と締結するための針金状止め輪を嵌合する部位に、切り欠き部分を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
前記駆動ギヤを、ポリイミド等の耐熱樹脂で形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着ローラを駆動する駆動ギヤを使用する定着装置及びこの定着装置を備えた複写機、ファクシミリ、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、ファクシミリ、レーザビームプリンタ等の画像形成装置には、未定着トナーを用紙に定着させるための定着装置が設置され、この定着装置内には定着ローラを始め、用紙を定着ローラに押し付けるための加圧ローラ等が組み込まれている（例えば、特許文献１参照）。
定着ローラは、通常、アルミもしくは鉄系の金属製芯金の表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、あるいはプライマ層を下地としてその上にフッ素樹脂を離型層として形成している場合が多い。
また、省エネの観点から定着装置の立ち上がり時間短縮が要求されており、金属製芯金を用いたローラも、例えば立ち上がり時間が１０秒、２０秒以下といった仕様のものが増えている。これに対応するためには、基体である金属製芯金の熱容量を小さくすることが最重要であり、最も適しているアルミニウム製芯金は専ら薄肉化の方向へ向かうことになる。
定着装置の構成として、前記定着ローラと平行に配置されて外周面にて接触して配設されている加圧ローラがあり、ばね圧等により所定の加圧力を与えられている。定着装置を駆動させるためには、駆動モータからのトルクを定着ローラ芯金に装着した駆動ギヤに伝達する方式が一般的である。
駆動ギヤは定着ローラの一方のジャーナル開口端に、ジャーナルに形成されたＵカット部、もしくはキー溝を介して装着されているが、ニップ幅を大きく取るために前記加圧ローラの加圧力を強く設定してある定着装置では、その駆動トルクもいたって大きいものとなりがちである。
【０００３】
しかしながら、上記のように、定着ローラが薄肉の芯金となる場合は、芯金の厚さ方向の一部を除去したキー溝では強度が不十分となるため、その薄さに対応するためにプレス加工やフライス加工等により厚さ方向を全て除去したいわゆるＵカット部とすることが多い。
そうした場合、定着ローラの芯金としては、ジャーナルの円周方向の一部に切り欠き部が存在するため剛性が低下し、軸方向にセンターチャックしたさいには開口部がラッパ状に広がって振れ精度が劣化することがある。
またさらに、定着装置に組み込んだ場合、前述したように加圧ローラからの加圧力を受けて駆動トルクが大きくなり、駆動ギヤを介しての駆動力はＵカット部に集中することになる。
図８は割れが発生している状態を示す定着ローラの概略部分図である。駆動ギヤからのトルクを定着ローラ１のＵカット部４が受けるが、近年多く用いられるアルミ製の薄肉芯金の場合、従来よりも剛性や強度が低いため、ごく稀にではあるがＵカット部４の底部から割れ６が発生する可能性がある。
このＵカット部の強度アップを図るために、例えばＵカットプレス加工時に内径側に折り曲げ部を形成する等の手段があり、特許文献１にもその技術が紹介されている。
【特許文献１】特開平０８−２４８７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、実際には、このように強度補強を図っているにもかかわらず、Ｕカット部の特定部分に応力が集中して割れが発生することがあり、駆動力を伝達できなくなるため回転不良を起こす場合がある。
さらに、割れの状態が進めば定着ローラの形状を維持できなくなり、定着ローラ内部に配設してあるハロゲンヒータに接触し、破損する可能性もあり、最悪の場合は出火するという不具合を起こしかねない。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、芯金のＵカット部に割れが発生した場合でも、芯金としての形状を維持でき、ハロゲンヒータを破損させるといった極めて重大な不具合を簡易に予防する定着ローラ用駆動ギヤを使用する定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、定着ローラの芯金のジャーナル部に外挿締結して駆動ギヤによって定着ローラを駆動する定着装置において、前記駆動ギヤには、前記芯金ジャーナル部の一方の端縁部に形成された締結穴に嵌合する嵌合突起が設けられていることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、前記駆動ギヤは、前記嵌合突起によって一体的に支持された円筒状、或いは円弧筒状の内挿部材を備え、該内挿部材は駆動ギヤ内周面との間に前記芯金ジャーナル部を嵌合させるギャップを備えていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記駆動ギヤは、前記芯金ジャーナル部と締結するための針金状止め輪を嵌合する部位に、切り欠き部分を備えていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか一項において、前記駆動ギヤを、ポリイミド等の耐熱樹脂で形成することを特徴とする。
請求項５の発明に係る画像形成装置は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、定着ローラのジャーナル部において、開口端の肉厚部分全体、もしくはＵカット部近傍を集中的に規制することができ、芯金に割れが発生した場合でも形状を維持し、ハロゲンヒータに損傷を与えることがなく、安全性、信頼性の高い定着ローラ駆動ギヤを有する定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は定着ローラを示す概略図である。図２（ａ）及び（ｂ）は図１の定着ローラに使用する駆動ギヤの第１の実施形態の端面図、及びＡ−Ａ断面図である。
モノクロ機向けの定着ローラ（加熱ローラ）は、通常、芯金上にプライマを塗布した後、その上にＰＦＡやＰＴＦＥといったフッ素樹脂からなる離型層を設けた構成となっており、平行に加圧ローラを配設し、両ローラの外周面同士を圧接している。
定着装置に対してはモータからの回転力を定着ローラ側に供給するのが一般的である。駆動ギヤを嵌合するために定着ローラの一方のジャーナルにはキー溝やＵカット部が形成されている。
図１及び図２において、定着ローラ１はその外周面に離型層２を有し、両端にはジャーナル３を有し、一方の端部のジャーナル３にはＵカット部（貫通した切欠き＝締結穴）４が設けてある。このＵカット部４には駆動ギヤ５が嵌合するようになっている。
定着ローラ１のＵカット部４は駆動ギヤ５からのトルクを受ける。しかしながら、近年、多く用いられるアルミ製の薄肉芯金の場合、上述したように、従来よりも剛性や強度が低いため、上述したように、ごく稀にではあるがＵカット部４の底部から割れが発生する可能性がある（図８参照）。
このような定着ローラ１の芯金の割れは、ハロゲンヒータの破損を誘引する場合もあるため、絶対に避けなければならない不具合である。しかし、割れが万が一発生した場合であっても製品としてはその安全を保証しなくてはならない。
以下に、これらの問題を解決するための手段を述べる。図２を参照して、まず、駆動ギヤ５について説明する。この駆動ギヤ５は、高速機向けには鉄系金属材料で製作する場合もあるが、多くは熱硬化性樹脂の成形品を用いる。
通常、図２に示した形状のように、ジャーナル３の外径部に内周面で接触した状態で外挿し、ジャーナル３側に設けたＵカット部（締結穴）４に駆動ギヤ５のオス側部材７（内周面から突出した嵌合突起）が嵌合される。このように、駆動ギヤ５はジャーナル３の外径部に外挿して、これとだけ接触するような形状である。
前述したようなＵカット部４からの割れが発生した場合、内径側、すなわち、ハロゲンヒータ（図示せず）側に延長した割れの一部が折れ曲がるあるいは破片が飛び散る等の現象が起き、ハロゲンヒータに障害を与え、最悪の場合には破損する。
本実施形態では、割れが発生し易いＵカット部４の内周縁部を含むジャーナル部をオス側部材（嵌合突起）７によって補強しているので、割れが発生しにくくなり、ハロゲンヒータに対するダメージの発生を未然に防止できる。
【０００８】
図３は図１の定着ローラに使用する駆動ギヤの第２の実施形態を断面図とともに示す概略図である。この第２の実施の形態において、駆動ギヤ５の形状を以下のように変更する。
駆動ギヤ５は、図２で外挿してジャーナル３の外径部とだけ接触していたリング状の形状を、ジャーナル３の穴の内径部分にも接触して内挿する部分を設けるように変更する。
要するに、本実施形態では、ジャーナル３の外周面と内周面を、駆動ギヤ５の本来の内周面５ａと、本来の内周面５ａの内側に所定のギャップＧを隔てて同心円上に配置した内挿部材８とによって挟圧保持することにより、Ｕカット部周辺の補強性を高めている。この内挿部材８は図１に示した突起であるオス側部材７により駆動ギヤの本来の内周面５ａと一体化されており、両者の間にギャップＧを保持することにより、このギャップＧ内にジャーナル３の肉厚を密着保持し得るように構成している。
つまり、本実施形態は、定着ローラの芯金のジャーナル部３に外挿締結して駆動ギヤ５によって定着ローラを駆動する定着装置において、駆動ギヤ５には、芯金ジャーナル部の一方の端縁部に形成された締結穴であるＵカット部４に嵌合する嵌合突起７が設けられている点が特徴的である。
また、嵌合突起７によって一体的に支持された内挿部材８は、円筒状（或いは円弧筒状）の構成を備え、内挿部材は駆動ギヤ内周面との間に芯金ジャーナル部を嵌合させるギャップＧを備えている点も特徴的である。
駆動ギヤの内周面５ａと内挿部材８は、ジャーナル３のＵカット部４に嵌合する駆動ギヤ５のオス側部材７で繋がった形状を有しており、ジャーナル３の外周面と内周面を夫々全周に亘って補強するため、割れの発生防止と、発生した割れの伸張を防止できる。
【０００９】
このように、ジャーナル３の肉厚部を外径及び内径の両側から挟み込むことで、万が一ジャーナル３のＵカット部４に割れが発生しても、割れ部分、破片部分を割れが発生する前の外径、形状のまま維持することができるため、破片がハロゲンヒータに危害を加えることがなく、最悪のハロゲンヒータ破損、出火という事態を未然に防止できる。
この駆動ギヤ５の構造は、ジャーナル部の外周面に外挿する部材と、内挿する部材とを別体とし、両部材をＵカット部に嵌合するオス側部材で締結する方法もあるが、図３のように、双方がＵカット部嵌合部分を含めて同時形成された一体構造の方が組み付け性も良好で、さらに強度的にも有利である。
また、内挿する部材８は必ずしも全面がジャーナル部の内径に接触していなくても良く、あくまでも芯金が割れたときの形状維持、破片の保持を目的としているため、クリアランスは多少余裕を持っていてもかまわない。
あるいはまた、割れが発生する部位はＵカット部４の底部に限られているため、このＵカット部４の嵌合部分近傍にだけ内挿部材８が存在すれば上記機能を果たすことになる。
図４は図３の定着ローラに使用する駆動ギヤの第２の実施の形態の変形例を断面図とともに示す概略正面図である。この場合に、内挿部材８は上述した理由からこのＵカット部４の嵌合部分近傍にだけ存在している。つまり、この内挿部材８は、オス側部材７の先端に一体化された円弧状の部材であり、内周面５ａとの間にジャーナルの肉厚を受入れ可能なギャップＧを有すると共に、所定の周方向長しか有しておらず、Ｕカット部４とその周辺のみをカバーするように構成されている。
【００１０】
図５は駆動ギヤの脱落防止のために締結する締結手段を説明する概略斜視図である。次に、駆動ギヤと定着ローラの締結について述べる。普及クラスの定着装置では薄肉芯金を搭載することが多い。
その場合、駆動ギヤ５の脱落を防止するために使用する締結手段は、針金状の止め輪９をジャーナル３に形成した貫通穴１１に嵌合するように構成することが多い。
一般に製品は小型化を求められるため、定着装置としてもその要求を満たすものでなくてはならない。軸方向の長さを極小にしたい場合、針金状止め輪９を駆動ギヤ５の肉厚部分の外側に配置するのは問題がある。
本発明では、止め輪９をギャップＧ内に嵌合した状態で、止め輪９の両端の係止部を貫通穴１１に係止するので、外形寸法が増大することがなく、小型化に対応できる。
図６は図１の定着ローラに使用する駆動ギヤの第３の実施の形態を断面図とともに示す概略図である。図７は針金状止め輪の取り付け状態を示す側面図である。この第３の実施の形態では、駆動ギヤ５の外挿部材に切り欠き部分１０、すなわち逃げを形成して挿着したジャーナルの一部外周面が露出するように構成し、駆動ギヤ５の肉厚部分に針金状止め輪９を内包する形式としている。
このような形状にすることで、軸方向の全長を抑制したまま、同じ肉厚の駆動ギヤ５を用いることができ、安定した駆動力を与えることができる。なお、図７において、駆動ギヤ５の取り付け側が接するジャーナル３の端部上にはベアリング１２が配置してある。
以上のように、駆動ギヤ５の形状を工夫して改良することで、万が一の芯金割れ発生時にハロゲンヒータを損なうことなく、また組み付け性を犠牲にすることもなく、さらに定着装置を大型化する弊害もない駆動ギヤ５を簡易に生産できる。
また、駆動トルクの抵抗が大きい薄肉ローラを駆動させるのに好適である、安全性、信頼性の高い定着装置、及びこれを備えた製品を提供することが可能となる。
上記各実施形態にかかる駆動ギヤの締結構造を備えた定着ローラは電子写真装置の定着装置に適用することができ、この定着装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】定着ローラを示す概略図。
【図２】図１の定着ローラに使用する駆動ギヤの第１の実施の形態を断面図とともに示す概略図。
【図３】図１の定着ローラに使用する駆動ギヤの第２の実施の形態を断面図とともに示す概略図。
【図４】図３の定着ローラに使用する駆動ギヤの第２の実施の形態の変形例を断面図とともに示す概略正面図。
【図５】駆動ギヤの脱落防止のために締結する締結手段を説明する概略斜視図。
【図６】図１の定着ローラに使用する駆動ギヤの第３の実施の形態を断面図とともに示す概略図。
【図７】針金状止め輪の取り付け状態を示す側面図。
【図８】割れが発生している状態を示す定着ローラの概略部分図。
【符号の説明】
【００１２】
１  定着ローラ、３  ジャーナル、４  Ｕカット部（締結穴）、５  駆動ギヤ、７  嵌合突起、８  内挿部材、９  針金状止め輪、１０  切り欠き部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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